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            <h2 class="toc-title">目录</h2>
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                <div class="post-meta-line"><span class="post-author"><a href="/" title="Author" rel=" author" class="author"><i class="fas fa-user-circle fa-fw"></i>作者</a></span>&nbsp;<span class="post-category">出版于  <a href="/categories/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/"><i class="far fa-folder fa-fw"></i>操作系统</a></span></div>
                <div class="post-meta-line"><span><i class="far fa-calendar-alt fa-fw"></i>&nbsp;<time datetime="2022-12-19">2022-12-19</time></span>&nbsp;<span><i class="fas fa-pencil-alt fa-fw"></i>&nbsp;约 1915 字</span>&nbsp;
                    <span><i class="far fa-clock fa-fw"></i>&nbsp;预计阅读 4 分钟</span>&nbsp;</div>
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            <hr><div class="details toc" id="toc-static"  data-kept="">
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                        <span>目录</span>
                        <span><i class="details-icon fas fa-angle-right"></i></span>
                    </div>
                    <div class="details-content toc-content" id="toc-content-static"><nav id="TableOfContents">
  <ul>
    <li><a href="#关于chatgpt的回答">关于chatgpt的回答</a></li>
    <li><a href="#总结">总结</a></li>
  </ul>
</nav></div>
                </div><div class="content" id="content"><h1 id="内存对齐">内存对齐</h1>
<h2 id="关于chatgpt的回答">关于chatgpt的回答</h2>
<p>我与chatgpt的对话如下：</p>
<p><img
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        title="chatgpt对话1" /></p>
<p><img
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        title="chatgpt2" /></p>
<p>我现在来描述与总结上述对话都干了啥以及我为什么要问这个。</p>
<ol>
<li>我本来是在学习rapidjson源码里面的内存池实现，然后 <code>RAPIDJSON_ALIGN</code> 没有看懂，所以来问chatgpt。源码在：<a href="https://github.com/Tencent/rapidjson/blob/master/include/rapidjson/allocators.h" target="_blank" rel="noopener noreffer">github.com/Tencent/rapidjson/blob/master/include/rapidjson/allocators.h</a></li>
<li>看了回答后结合自己的思考立马就懂了，然后出现一个新的疑问，内存对齐是怎么判断的？结果他给我的公式是没有什么问题，但最后给我算出来的结果却有比较大的问题。它举例说明的 8 字节不是以 4字节边界对齐的，这个很明显是错误的。</li>
<li>最后我问了下为什么要内存对齐？这个点说实话只要不是亲身写过一个内存池，真的就只会是字面上的理解。</li>
</ol>
<h2 id="总结">总结</h2>
<ol>
<li>
<p>得到两个公式的运用与理解：</p>
<ul>
<li>判断值 <code>v</code> 是否按 <code>x</code> 内存对齐：<code>(v &amp; (x - 1)) == 0</code> ，这其实是很简单的道理，首先这个公式只能运用于2的n次方，其次这是一个很明显的利用位运算的取模操作，只能运用于 2 的 n 次方的原因在于 只有满足这种情况 x-1 后才能是连续完整的二进制填充位（比如 01000 -1 = 00111）。</li>
<li>得到值 <code>v</code> 按 <code>x</code> 向上对齐的结果：<code>(v + (x-1)) &amp; (~(x-1))</code>，这里的x同样只能是2的n次方，这也是一个很简单的道理，我举个例子你就懂了。如果要让 123 按照 8 字节边界对齐，我们首先写出 123 对应的二进制 <code>1111011</code> ，8为 <code>1000</code>，想要让123按8字节对齐，那么123就需要是8的倍数，由于8为2的3次方，所以只要某个数的二进制在第4位二进制之前没有1，则必然是 8 的倍数，原理很简单，由于8只有一个二进制位为1，而把这个二进制位左移则是*2，右移是/2，假设有个 <code>1101000</code> 的数，那么它分解后就是 8左移2位+8左移3位+8，所以必然是8的整数倍。现在回到上述公式 <code>&amp;~(x-1)</code> 的作用是把在 x 的二进制1右边的位置0，这样就保障了这个数必然是x的倍数，<code>(v+(x-1))</code> 则保证了最终得到的数要大于等于原来的数，这就是所谓向上对齐。</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>chatgpt在编程或者说理科这种答案比较绝对的问题上也会出岔子，会出现给出的式子或代码逻辑没什么问题，但是它最终给出的判断可能是错误的，需要人为的进行思考。但这也让人在问问题的同时，自己也带入思考，而不是简单的copy，这点对自我学习的同学是很好的。</p>
</li>
<li>
<p>为什么要内存对齐，好处与坏处：</p>
<p>内存对齐是将内存地址向某个特定值进行对齐的过程。这个特定值称为对齐值。一般来说，内存对齐是为了提高内存访问效率。</p>
<p>在计算机中，内存访问的速度与内存地址有关。通常，计算机能够更快地访问某些内存地址，而对于其他内存地址，访问速度则会变慢。例如，对于许多计算机系统，当内存地址以 4 字节（纠正：需要看你电脑的默认字长，现在一般都是8字节）为单位对齐时，访问速度会更快。</p>
<p>因此，在设计内存布局时，通常会考虑内存对齐的因素。例如，如果你要存储一个结构体，可能会希望将结构体的首地址对齐到 4 字节边界，以便在访问结构体中的成员时能够提高访问效率。</p>
<p>内存对齐后，可以带来以下几点好处：</p>
<ul>
<li>
<p>提高内存访问效率。如果内存地址以特定值对齐，那么访问内存的速度可能会更快。</p>
</li>
<li>
<p>减少内存碎片。如果内存地址不进行对齐，那么可能会产生许多小的内存块，这些内存块称为内存碎片。内存碎片会导致内存利用率降低，因为这些小的内存块可能无法被有效利用。如果内存地址进行对齐，则可以减少内存碎片的产生，从而提高内存利用率（其实就是如果你不对齐，你想申请多少就给你多少，由于内存一般都是以2的次方为倍数申请的，假设你申请一个奇数或者质数长度的，那么会导致很多内存没有被利用）。</p>
<p>内存对齐也可能带来一些潜在的问题，例如：</p>
<ul>
<li>增加内存占用。如果内存地址进行对齐，则可能会增加内存的占用。例如，如果你要存储一个结构体，并且将结构体的首地址对齐到 4 字节边界，那么可能会增加 3 字节的内存占用。</li>
<li>增加代码复杂度。如果你要手动实现内存对齐，则可能会增加代码的复杂度。例如，你可能需要编写额外的代码来计算对齐后的内存地址。</li>
</ul>
<p>因此，在设计内存布局时，需要权衡内存对齐带来的好处和问题，并在合理的情况下使用内存对齐。</p>
</li>
</ul>
</li>
</ol>
<p><strong>个人总结</strong>：手动实现内存对齐，基本上只有在你需要写一个内存池的时候需要考虑到。但有些时候也必须意识到这个东西的存在，否则甚至会导致程序发生严重的内存错误。比如需要读取 <code>char*</code> 数据进行反序列化的时候，假设此时 <code>char*</code> 数据只存了一个 <code>double</code> 这个时候你可能会想到直接强转为double类型，但这样做其实是错误的，因为 <code>char*</code> 的地址可能没有按照对应的类型去对齐，所以可能产生不可预知的内存错误，这个时候最好的做法是把创建一个新的 <code>double</code> 变量，然后从 <code>char*</code> 所指的数据里初始化，重新开辟一片对应类型的内存空间，那么它的地址肯定是按照这个类型对齐的。</p>
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    <div class="post-info"><div class="post-info-tag"><span><a href="/tags/chatgpt%E6%95%99%E6%88%91%E5%86%85%E5%AD%98%E5%AF%B9%E9%BD%90/">chatgpt教我内存对齐</a>
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                <span>更新于 2022-12-19</span>
            </div><div class="post-info-mod"></div>
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